1

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Enzim amilase termasuk dalam enzim amilolitik yaitu enzim yang dapat mengurai pati

menjadi molekul-molekul penyusunnya. Amilase merupakan salah satu enzim yang

sangat dibutuhkan industri pangan maupun nonpangan (Sumbali & Mehrotra, 2009).

Enzim jenis ini dapat diproduksi oleh mikroorganisme, tumbuhan dan hewan.

Mikroorganisme memiliki kelebihan dibandingkan dengan sumber enzim yang lain

sehingga industri memilih mikroorganisme sebagai sumber enzim (Uhlig, 1998).

Mikroorganisme yang dipilih untuk memproduksi amilase secara masal berasal dari

kelompok bakteri dan kapang. Menurut Ray (2008) kapang memiliki kemampuan yang

lebih baik dalam mengurai karbohirat kompleks dibandingkan dengan mikroorganisme

yang lain. Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae merupakan kapang yang sering

digunakan sebagai penghasil amilase. Enzim yang dihasilkan oleh A. niger maupun

A. oryzae dikategorikan dalam Generally Regarded As Safe (GRAS) oleh FDA

sehingga aman diaplikasikan pada produk pangan (Coleman et.al, 2002; Gregg, 2002).

Salah satu bahan yang berpotensi untuk dijadikan media bagi mikroorganisme

menghasilkan enzim amilase adalah kulit pisang. Indonesia merupakan negara tropis

penghasil pisang dalam skala besar. Pisang memiliki prospek yang sangat baik, rata-rata

produksinya meningkat sekitar 3.3% setiap tahunnya (BPS, 2012). Pisang Kepok

merupakan jenis yang paling banyak dikonsumsi. Sekitar 55,8% bagian buah pisang

kepok dapat dikonsumsi, selebihnya hanya akan menjadi limbah (Hardiman, 1982).

Berdasarkan pada bagian pisang yang tidak termanfaatkan (sekitar 44,2%), maka

terdapat peluang memanfaatkan kulit pisang kepok sebagai media tumbuh

Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae untuk menghasilkan crude enzim amilase

(Gambar 1). Pemanfaatan kulit pisang kepok tersebut memberi pengaruh adanya

peluang bagi industri pangan dalam memenuhi kebutuhan akan enzim amilase yang

2

terus meningkat, juga mejadi alternativ pemerintah dalam menanggulangi masalah

edible portion dari hasil pertanian yang semakin meningkat jumlahnya.

(a) (b)

Gambar 1. Kulit pisang kepok (sekitar 44,2% bagian yang tidak dapat dikonsumsi) (a)

dan buah pisang kepok (55,8% bagian yang dapat dikonsumsi) (b)

1.2. Tinjauan Pustaka

1.2.1. Enzim amilase

Industri pangan memerlukan berbagai enzim untuk mengolah bahan mentah menjadi

makanan yang beraneka ragam. Enzim amilase merupakan salah satu enzim yang

banyak dibutuhkan dalam bidang pengolahan pangan. Amilase termasuk dalam enzim

amilolitik yaitu enzim yang dapat memecah karbohidrat kompleks menjadi bentuk

sederhananya seperti maltosa, dekstrin dan glukosa (Frazier & Westhoff, 1988).

Amilase terdiri atas α-amilase, β-amilase dan glukoamilase (Gambar 2). Enzim

α-amilase berfungsi mengurai pati menjadi oligosakarida dan maltosa, β-amilase

berkemampuan merombak pati menjadi maltosa dan dextrin, sedangkan glukoamilase

dapat mengubah pati menjadi glukosa (Sumbali & Mehrotra, 2009).

3

a b c

Gambar 2. Struktur tiga dimensi enzim α-amilase (a), β-amilase (b) dan

Glukoamilase (c) (Sumber : Edward, 2013)

Reaksi yang melibatkan enzim merupakan reaksi katabolik yaitu dimana suatu substrat

kompleks akan diurai menjadi zat yang lebih sederhana. Enzim α-amilase

menghidrolisis pati dengan memotong ikatan α-1.4 glukosidik secara acak. Ikatan α-1.4

glukosidik dihidrolisis oleh β amilase dimulai dari rantai terluar. Sedangkan enzim

glukoamilase, selain menghidrolisis ikatan α-1.4 glukosidik juga menghirolisis ikatan

α-1.6 glukosidik (Uhlig, 1998).

Enzim amilase mempunyai peran yang sangat banyak dalam proses pengolahan

makanan atau bahan makanan. Pada proses pengolahan pati jagung menjadi sirup dan

dextrosa, ketiga jenis amilase berperan sangat penting. Amilase juga berperan dalam

pembutan roti, adonan roti yang ditambahkan amilase dapat mengembang lebih baik.

Demikian pula dalam industri minuman anggur, amilase berfungsi untuk menghasilkan

anggur yang rendah kalori. Pada industri jus buah, amilase digunakan untuk mengurangi

kekeruhan akibat pati yang terkandung dalam buah (Sumbali & Mehrotra, 2009).

Dalam dunia industri, sumber amilase yang dipilih adalah mikroorganisme seperti

kapang dan bakteri (Uhlig, 1998). Dalam industri, kapang menjadi pilihan utama

dibandingkan sumber lain karena kapang dapat menghasilkan enzim yang cukup

banyak, mudah di ekstrak sebab produksi enzimnya bersifat ekstrasellular, media yang

dibutuhkan murah dan tersedia setiap waktu, dan secara umum tidak menghasilkan

4

racun (Sumbali & Mehrotra, 2009). Selain itu, kapang mudah dimodifikasi untuk

mendapatkan enzim yang diinginkan (Rehm & Reed, 1987). Kapang yang banyak

digunakan untuk memproduksi amilase adalah Aspergillus niger dan

Aspergillus oryzae. Sedangkan bakteri yang sering digunakan adalah Bacillus subtilis

dan Bacillus dhastaticus (Sumbali & Mehrotra, 2009).

1.2.2. Mikroorganisme penghasil amilase

Pada umumnya, mikroorganisme memiliki kemampuan untuk menghidrolisis nutrisi

yang ada di lingkungannya untuk bertahan hidup. Namun demikian, kapang memiliki

kemampuan yang paling baik dalam mengurai polisakarida dibandingkan

mikroorganisme lain, diantaranya adalah Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae

(Ray, 2008). Aspergillus termasuk dalam genus: Aspergillus dan family: Euritaceae.

A. niger memiliki konodia berbentuk bulat besar berwarna hitam, coklat hitam atau

ungu coklat (Benneth & Klich dalam Mediana, 2000) (Gambar 3a). Sedangkan

A. oryzae memiliki konidia berwarna kuning sampai hijau dan mungkin membentuk

sklerotia (Frazier & Westhoff, 1988) (Gambar 3b). Secara umum Aspergillus spp.

memiliki suhu optimum antara 35oC sampai 37

oC. Lingkungan yang dubutuhkan agar

A. niger dan A. oryzae dapat tumbuh secara optimum berkisar antara pH 5,0 sampai 7,0

(Frazier & Westhoff, 1988).

a b

Gambar 3. Morfologi Aspergillus niger (a) dan Aspergillus oryzae (b)

(Sumber : Kung’u, 2006 (a) dan Seidl, 2006 (b))

5

Aspergillus oryzae digunakan dalam fermentasi pertama dalam pembuatan kecap dan

tauco. Selain itu, dalam produksi miso dan sake, kapang ini juga memiliki peran penting

(Frazier & Westhoff, 1988). Sedangkan Aspergillus niger sering digunakan untuk

proses pembuatan asam sitrat dari sukrosa (Ray, 2008). Enzim yang berasal dari

A. niger dan A. oryzae aman dikonsumsi oleh manusia. Hal ini dikerenakan A. niger

merupakan kapang yang tidak bersifat pathogen dan tidak menghasilkan racun bagi

manusia (Coleman et.al, 2002; Gregg, 2002).

1.2.3. Pisang kepok (Musa paradisiaca var formatypica)

Umumnya pisang kepok berbentuk persegi, ukurannya relatif kecil panjang 10-12 cm

dan beratnya 80-120 g, kulit buah sangat tebal dengan warna kuning kehijauan dan saat

matang akan berwarna kuning penuh. Pisang kepok merupakan salah satu jenis pisang

yang diolah dahulu sebelum dikonsumsi. Produk pangan yang memanfaatkan pisang

kepok sangat beragam, seperti sale pisang, pisang goreng, pisang rebus, keripik pisang,

kolak pisang, getuk pisang dan sayur pisang muda. Industri pangan mengolah pisang

kepok menjadi tepung, kripik, cuka, bir, dan sari buah. (Satuhu & Supriyadi, 1996).

Selain daging buah, kulit pisang juga dapat diolah menjadi cuka, selai dan minuman

anggur (Rukmana, 2001; Santoso,2000).

Kandungan nutrisi yang banyak dalam kulit pisang kepok membuat edible portion

tersebut memiliki potensi yang besar untuk dijadikan media tumbuh bagi

mikroorganisme. Pada 100g kulit pisang kepok mengandung 4,82% abu, 16,47 %

lemak, 5,92% protein, 20,96 % serat kasar dan 40,74% karbohidrat (Murphi, 1994).

Berdasarkan uji pendahuluan, kandungan pati dalam kulit pisang kering yang digunakan

dalam penelitian ini sebesar 12,95 % dengan kadar air 10.9 % (dry basis).

1.2.4. Fermentasi

Selain kandungan nutrisi, ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi pertumbuhan

mikroorganisme seperti tingkat keasaman, kadar air, keberadaan zat-zat penghambat

(inhibitor) dalam media tumbuh (Frazier & Westhoff,1988). Fermentasi fasa padat dapat

mengoptimalkan hasil fermentasi yang melibatkan kapang di dalamnya. Hal ini

berkaitan dengan kelarutan nutrisi dan ketersediaan oksigen dalam media yang dapat

6

berpengaruh pada pertumbuhan kapang (Raza et al, 2011; Sivaramakrishnan et al,

2007).

Kapang merupakan mikroorganisme aerob, sehingga cenderung tumbuh pada

permukaan media. Untuk mengoptimalkan pertumbuhan kapang, dilakukan beberapa

proses pengolahan media, salah satunya adalah pengecilan ukuran. Dengan mengecilkan

ukuran, maka luas permukaan bertambah sehingga kapang dapat lebih banyak

memanfaatkan nutrisi yang terkandung dalam media (Fellows, 2000).

1.3. Tujuan Penelitian

Mengetahui pH dan suhu optimum dari crude enzim amilase yang diproduksi oleh

Aspergillus pada media kulit pisang kepok.